連接盤鑄造工藝設(shè)計(jì)

連接盤鑄造工藝設(shè)計(jì),連接,鑄造,工藝,設(shè)計(jì) 佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)Jiamusi University學(xué)生姓名：袁華學(xué)生姓名：袁華學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)：17080140207指導(dǎo)教師：孫建波指導(dǎo)教師：孫建波底座砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)底座砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)20202020秋材料成型及控制工程專業(yè)秋材料成型及控制工程專業(yè)鑄造工藝設(shè)計(jì)答辯鑄造工藝設(shè)計(jì)答辯目錄目錄佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 底座鑄造工藝分析底座鑄造工藝分析3 3 前言前言1 1 鑄造工藝的設(shè)計(jì)與底座零件分析鑄造工藝的設(shè)計(jì)與底座零件分析 2 2 底座鑄造工藝參數(shù)設(shè)計(jì)底座鑄造工藝參數(shù)設(shè)計(jì) 4 4 砂芯設(shè)計(jì)砂芯設(shè)計(jì)5 5 結(jié)論結(jié)論 8 8 澆鑄系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆鑄系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 6 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)7 7 1 1 前言前言佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，利用液態(tài)金屬進(jìn)行成型的新技術(shù)、新方法在不斷的涌現(xiàn)，如3D打印技術(shù)、沖壓成型等，但傳統(tǒng)的鑄造生產(chǎn)仍在工業(yè)生產(chǎn)中起到不可或缺的作用。本次設(shè)計(jì)中存在著眾多的鑄造生產(chǎn)問題，如鑄件澆鑄溫度的確定、分型面的選取問題、砂芯的設(shè)計(jì)問題、冒口的設(shè)計(jì)問題、確定鑄件的精度，起模，合箱問題，解決鑄件應(yīng)力集中問題。2 2 鑄造工藝設(shè)計(jì)與底座零件分析鑄造工藝設(shè)計(jì)與底座零件分析佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)2.1工藝方案設(shè)計(jì)流程（1）造型方法與鑄型種類的選擇。課程設(shè)計(jì)一般規(guī)定采用機(jī)器制造，根據(jù)鑄件要求，選用適當(dāng)?shù)脑煨蜋C(jī)。鑄造種類則根據(jù)工藝需要選用濕型、干型、自硬型等。（2）砂芯種類與制芯方法的選擇。根據(jù)工藝需要，選擇粘土砂芯，并選擇適當(dāng)?shù)闹菩緳C(jī)。（3）確定澆注位置與鑄型分型面（包括模樣的分模面）。澆注位置和分型面要結(jié)合起來考慮；確定澆注位置時(shí)要考慮凝固順序。鑄造工藝方案至少要有兩個(gè)以上對(duì)比。（4）確定鑄件的機(jī)械加工余量，表示出鑄出孔和槽和非鑄出孔和槽。（5）選取拔模斜度（拔模斜度應(yīng)用角度表示）。（6）選取鑄造收縮率。（7）設(shè)計(jì)計(jì)算澆注系統(tǒng)，設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)主要是確定它的型式與金屬液引入型腔的位置和最小控流斷面的計(jì)算等。（8）砂芯工藝設(shè)計(jì)。（9）初步進(jìn)行模板板面布置和估算砂箱尺寸。模板與砂箱尺寸必須與造型機(jī)型號(hào)規(guī)格相適應(yīng)。2 2 鑄造工藝設(shè)計(jì)與底座零件分析鑄造工藝設(shè)計(jì)與底座零件分析佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)2.2底座零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)零件名稱：底座材質(zhì)：HT300零件形狀：如圖所示：底座零件機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：零件連接盤輪廓尺寸：底部法蘭直徑860mm，高為100mm，頂部法蘭直徑為660mm，高為70mm，中間圓柱孔直徑分別為600mm，140mm，高對(duì)應(yīng)為240mm，140mm。底座零件體積為0.104m3；鑄件材質(zhì)為灰鑄鐵，密度為7200kg/m3，計(jì)算得底座零件的質(zhì)量為745.46kg。該鑄件屬于大中型鑄件。底座零件圖2 2 鑄造工藝設(shè)計(jì)與底座零件分析鑄造工藝設(shè)計(jì)與底座零件分析佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)2.3底座零件的工藝要求灰鑄鐵符合標(biāo)準(zhǔn)GB/T1348-2009，必須保證機(jī)械性能；凡有加工符號(hào)的表面留有加工余量；鑄件不得有砂眼、氣孔、裂紋等缺陷；未注鑄造圓角為R3-R5；鑄造公差等級(jí)為ISO8602，CT12級(jí)；去毛刺，銳邊銳角倒鈍。2.4鑄件的合理厚度 為保證金屬液充型能力，在設(shè)計(jì)鑄件壁厚時(shí)，要考慮金屬液的流動(dòng)性和鑄件的輪廓尺寸。鑄造合金鑄件平均輪廓尺寸/mm2004004008008001250鑄鐵灰鑄鐵58610712球墨鑄鐵6108121014可鍛鑄鐵46583 3 底座鑄造工藝分析底座鑄造工藝分析 3.1 澆注位置的確定澆鑄位置的確定應(yīng)該遵從以下幾個(gè)原則：1.鑄件的重要部位或主要的加工面、耐磨面、受力面等應(yīng)位于下部或呈直立狀態(tài)。2.鑄件的大平面應(yīng)朝下。3.保證鑄件的充型能力。4.要有利于鑄件的補(bǔ)縮。5.避免使用吊砂、吊芯或懸臂式砂芯。6.盡量保證合箱的位置、澆鑄位置和鑄件冷卻位置一致。方案a存在氣性差、去渣能力弱、而且無法保證其表面質(zhì)量的問題。方案b由于鑄件厚大，金屬液上升速度較慢在澆注時(shí)容易造成鑄件的冷隔。方案c兼顧了方案a和方案b的優(yōu)點(diǎn)。所以綜合以上判據(jù)選用方案c的澆鑄位置。佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)3 3 底座鑄造工藝分析底座鑄造工藝分析 3.1分型面的確定分型面的選取原則：1）盡可能的使鑄件全部或大部分處于同一半型中。2）分型面的數(shù)目盡可能的少。3）盡量選用平面作為分型面。4）避免砂箱過高。5）便于下芯6）注意減輕鑄件清理和機(jī)械加工量。通過以上原則分型面的選取方案有以下兩種：方案a的分型面選取有利于沖型，但模樣取放困難需要設(shè)計(jì)活塊，加大了造型的難度。方案b需要放置砂芯但能夠保證鑄件加工面的質(zhì)量。綜上考慮選擇方案b作為分型面的選取方案。佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)4.1加工余量的確定為了保障零件加工面尺寸和精度，在鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)，將加工表面上留出的、準(zhǔn)備切去的金屬層厚度稱為機(jī)械加工余量。加工余量過大，浪費(fèi)金屬和機(jī)械加工工時(shí)，增加鑄件和零件成本；過小則不能完全除去鑄件的表面缺陷，甚至露出鑄件表皮，達(dá)不到零件要求。據(jù)此查表得圖所需加工余量如圖表所示：4.2起模斜度 起模斜度可以采取增加鑄件壁厚、增減鑄件壁厚、減少鑄件壁厚的方式來形成。在鑄件上添加起模斜度時(shí)，起模斜度應(yīng)小于或等于產(chǎn)品圖上所規(guī)定的起模斜度值，以防止零件在裝配或工作中與其他零件相妨礙，起模斜度面如圖所示。4 4 底座鑄造工藝參數(shù)確定底座鑄造工藝參數(shù)確定12各面機(jī)械加工余量等級(jí)3.53.5各面編號(hào)12起模斜度020020各面機(jī)械加工余量各面起模斜度5 砂砂芯設(shè)計(jì)芯設(shè)計(jì)5.1砂芯的形狀 砂芯在鑄件澆鑄過程中不僅需要一定的強(qiáng)度和剛度還需要良好的透氣性。據(jù)此砂芯的設(shè)置在設(shè)計(jì)過程中需要滿足以下原則：1.盡量減少砂芯的數(shù)量；2.復(fù)雜的砂芯分塊設(shè)計(jì)；3.選擇合適的砂芯形狀，便于填砂、舂砂、安放芯骨和采取排氣措施；4.砂芯的分盒面應(yīng)盡量與型砂的分型面一致，便于下芯和合型；5.被分開的砂芯每段要有良好的固定條件；據(jù)以上原則及鑄件結(jié)構(gòu)的分析可知本次鑄件的砂芯需要3個(gè)，但由于砂芯較厚且兩端體型相差較大所以砂芯需要加芯骨以保障砂芯的強(qiáng)度。如圖1所示為砂芯的位置，圖2為砂芯的形狀。圖1 砂芯形成位置 圖2 砂芯的形狀5 砂芯設(shè)計(jì)砂芯設(shè)計(jì)5.2芯頭的結(jié)構(gòu)尺寸芯頭的結(jié)構(gòu)尺寸 芯頭是指伸長(zhǎng)出鑄件以外不與金屬液，起到定位、支撐及排氣作用，即在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的是如何保證砂芯的準(zhǔn)確位置，是否能夠承受砂芯自身質(zhì)量及液態(tài)金屬等外部的作用力，芯頭按照所處的位置可以分為垂直芯頭和水平芯頭。而圖設(shè)計(jì)的砂芯皆為水平砂芯。為了在保證滿足芯頭要求的同時(shí)，水平芯頭的長(zhǎng)度應(yīng)盡量小。過長(zhǎng)的芯頭會(huì)增大砂箱尺寸及增加型、芯砂用量。水平芯頭的長(zhǎng)度可根據(jù)砂芯的長(zhǎng)度、直徑或斷面平均寬度及鑄型種類來決定。根據(jù)表可以選出芯頭的尺寸為：1號(hào)砂芯芯頭長(zhǎng)度90110mm，選擇100mm，芯頭間隙為2.5mm，下芯頭斜度選為5，上芯頭斜度選擇8；2號(hào)砂芯芯頭長(zhǎng)度80100mm，選擇90mm，芯頭間隙為1.5mm，下芯頭斜度選為3.0，上芯頭選為4.0。水平芯頭示意圖6 澆鑄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆鑄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6.1澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 澆鑄系統(tǒng)是鑄型中液態(tài)金屬流入型腔的通道，通常由澆口杯、直澆道、直澆道窩、橫澆道和內(nèi)澆道等單元組成。正確的設(shè)計(jì)澆鑄系統(tǒng)使金屬液平穩(wěn)而又合理的充滿型腔，對(duì)保障鑄件質(zhì)量有很重要的作用。因此澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循以下幾條原則：1.引導(dǎo)金屬液平穩(wěn)、連續(xù)地充滿型腔，避免由于湍流過度強(qiáng)烈而造成夾卷空氣、產(chǎn)生金屬氧化物夾雜和沖刷分流塞。2.充型過程中流動(dòng)的方向和速度可以控制，保證對(duì)鋼軌截面的沖刷均勻、砂型輪廓清晰、完整。3.在合適的時(shí)間內(nèi)充滿型腔，避免形成夾砂、冷隔、皺皮等缺陷。4.調(diào)節(jié)鑄型內(nèi)的溫度分布，有利于強(qiáng)化鑄件補(bǔ)縮、防止鑄件變形、裂紋等缺陷。5.具有擋渣、溢渣能力，凈化金屬液。6.澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、可靠，減少金屬液消耗，便于推瘤。6.2澆注系統(tǒng)類型的選擇 澆注系統(tǒng)的引入位置影響到澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型的確定，同時(shí)對(duì)液態(tài)金屬充型方式、鑄型溫度分布鑄件質(zhì)量影響很大。澆注系統(tǒng)根據(jù)其內(nèi)澆口的設(shè)置位置，可分為頂注式澆注系統(tǒng)、底注式澆注系統(tǒng)、中間注入式澆注系統(tǒng)和階梯式澆注系統(tǒng)。6 澆鑄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆鑄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6.2澆注系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算底座零件的重量為745.46kg。這里首先需要計(jì)算阻流截?cái)嗝娣e：由于該鑄件體積和重量過大，據(jù)鑄造工藝手冊(cè)查得（式1）求得鑄件澆注系統(tǒng)最小截面積：該澆注系統(tǒng)采用2個(gè)內(nèi)澆道對(duì)稱布置，此澆注系統(tǒng)為封閉式澆注系統(tǒng)。取Agmin=10.15cm2，可采用2個(gè)內(nèi)澆道，一個(gè)橫澆道，各組元截面積之比A直：A橫：A內(nèi)=1.15:1.1:1，所以可得到橫澆道面積為21.91cm2，直澆道面積為22.18cm2。單個(gè)內(nèi)澆道面積為9.64cm2。澆注系統(tǒng)截面圖7 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)7.1模樣及模板模樣及模板 模樣用來形成鑄型的型腔、芯頭座等結(jié)構(gòu)，直接影響鑄件的形狀、尺寸精度和表面粗糙度。所以必須重視對(duì)模樣的設(shè)計(jì)，對(duì)模樣要求應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、尺寸精度和表面粗糙度，同時(shí)模樣應(yīng)滿足制造簡(jiǎn)單、使用方便、成本低廉等要求。模樣在分型面處分為上模和下模。模樣之間的連接要牢靠，模樣在模板上的定位必須準(zhǔn)確，以免造成分型面處的錯(cuò)型。砂型制造流程考慮到鑄件的技術(shù)要求（上下型錯(cuò)模不得大于1mm）和樹脂砂工藝的特點(diǎn)（連續(xù)放砂的要求），采用型板，上型板及上砂型的三維圖如圖7.1所示，下模板及下砂型如圖7.2所示。型板尺寸：長(zhǎng)600mm，寬為400mm，型板上設(shè)計(jì)定位孔，安裝定位銷。7 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)7.2芯盒芯盒是制芯工藝必要的工藝裝備，芯盒設(shè)計(jì)與制造直接關(guān)系到鑄件質(zhì)量，對(duì)提高生產(chǎn)率、降低成本、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度非常重要。且遵循以下原則：（1）在設(shè)計(jì)芯盒結(jié)構(gòu)時(shí)需要根據(jù)生產(chǎn)的批量進(jìn)行相配；（2）制作出的芯盒必須具有一定的強(qiáng)度、剛度和耐磨性等方面優(yōu)點(diǎn)，從而保證設(shè)計(jì)出的芯盒具有一定的使用壽命；（3）芯盒的類型選擇和尺寸要求要根據(jù)設(shè)計(jì)的砂芯形狀和尺寸進(jìn)行合理設(shè)計(jì)；（4）在確保砂芯設(shè)計(jì)合理的情況下，可以通過減小芯盒尺寸等因素來降低芯盒重量，從而減輕能耗和勞動(dòng)強(qiáng)度；（5）設(shè)計(jì)的芯盒需要方便操作，在其制作過程盡量可以簡(jiǎn)單，降低生產(chǎn)成本；本鑄件用樹脂砂砂造型造芯，采用機(jī)器制芯，芯盒結(jié)構(gòu)如下圖所示：7 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)7.3 砂箱的設(shè)計(jì) 砂箱的設(shè)計(jì)內(nèi)容有：選擇類型和材質(zhì)，確定砂箱尺寸，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，定位及緊固等。根據(jù)鑄件的大小、吃砂量、以及壓頭和造型機(jī)的選擇確定砂箱的內(nèi)部尺寸，確定具體尺寸。本鑄件采用整鑄式砂箱，選擇HT200為砂箱材料，砂箱造型為手工造型用砂箱。根據(jù)砂箱內(nèi)框尺寸選擇箱壁壁厚為t=15mm。砂箱四角容易損壞，設(shè)計(jì)砂箱時(shí)應(yīng)給出合理的轉(zhuǎn)角尺寸，砂箱過渡圓角R=10 mm。除砂箱本體外，還需要設(shè)計(jì)箱帶、排氣孔和吊運(yùn)裝置等。為了澆注時(shí)排出鑄型內(nèi)的氣體，要在砂箱壁上開設(shè)排氣孔。8 結(jié)論結(jié)論本次對(duì)連接盤的鑄造工藝課程設(shè)計(jì)中，我去圖書館借閱了許多相關(guān)書籍，仔細(xì)研究所做課題的設(shè)計(jì)過程和注意事項(xiàng)。通過一段時(shí)間的學(xué)習(xí)我對(duì)自己的課題更加了解，在軟件制圖上的應(yīng)用方面也有了很大提升，在設(shè)計(jì)連接盤時(shí)遇到的不懂的問題及時(shí)的查詢相關(guān)的案例和詢問使我在單獨(dú)設(shè)計(jì)和解決問題上的到了很大的提升并且能夠自主獨(dú)立的解決問題。我選用砂型鑄造是因?yàn)榇髓T件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單生產(chǎn)數(shù)量少且精度要求不高，屬于大中型零件。分型面的選擇非常合適，選在零件的中間，易分型，澆注更充分。從澆注系統(tǒng)上分析，采用中間注入完全封閉式澆注系統(tǒng)，其具有阻渣性能好，不易吸氣，內(nèi)澆道易清理，金屬消耗少，不易氧化，金屬澆注平穩(wěn)且不噴射等優(yōu)點(diǎn)。佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué) 佳木斯大學(xué)佳木斯大學(xué)Jiamusi University